Le particelle atmosferiche ad alto contenuto di acqua note anche come goccioline di aerosol sono ampiamente presenti sulla Terra e svolgono un ruolo significativo nella chimica e nella meteorologia planetaria. Queste particelle sono generalmente prodotte in aria relativamente pulita dopo le emissioni di gas che nucleano e si condensano. Molte volte questo processo è dominato da acidi organici che sono stati osservati in città fortemente inquinate. Una questione impegnativa che ha recentemente attirato l'interesse di molti esperti è il meccanismo sconosciuto mediante il quale gli acidi carbossilici organici si dissolvono dalla fase gassosa in tali particelle acquose.

Nel nuovo lavoro del Prof. Marcelo Guzman e dei suoi studenti Alexis Eugene ed Elizabeth Pillar presso l'Università del Kentucky in collaborazione con A.J. Colussi del Caltech, goccioline di dimensioni micrometriche sono state utilizzate per dimostrare che l'acido acetico e l'acido piruvico si comportano come acidi più forti sul lato aria sulla superficie dell'acqua rispetto a quando sono disciolti nell'acqua sfusa.

A questo scopo i ricercatori hanno utilizzato la ionizzazione elettrospray online (OESI) per generare microgoccioline, in un processo dominato dall'aerosol pneumaticamente assistito di campioni liquidi a pH fisso. Le microgoccioline in OESI sono state impattate da molecole acide dalla fase gassosa prima che gli ioni fossero generati e rilevati da uno spettrometro di massa (MS). La tecnica ha permesso l'osservazione efficiente di una delle reazioni chimiche più fondamentali, il trasferimento di protoni dalle molecole di acido alla superficie dell'acqua.

Il gruppo di Marcelo Guzman presso l'Università del Kentucky si è imbattuto nell'aumento dell'acidità delle microgoccioline durante il tentativo di analizzare i campioni mediante OESI-MS. I ricercatori hanno notato che le molecole di acido acetico e piruvico erano entrambi acidi più forti sulla superficie dell'acqua. "Erano presumibilmente più inclini a trasferire un protone quando raggiungevano la superficie dell'acqua proveniente dall'aria, anche più di 50 e 500 volte", " dice Guzman. I ricercatori hanno concluso che il comportamento e la stabilità di ogni coppia acido e base all'interfaccia ha giocato un ruolo importante in questo fenomeno. I risultati di questo lavoro aiuteranno a interpretare come gli acidi carbossilici comuni si trovano negli aerosol, nuvole e acque nebbiose si comportano nell'atmosfera e contribuiscono a progettare strategie per ridurre l'inquinamento atmosferico.